ES2206725T3 - Conjunto de combustion nuclear. - Google Patents

Abstract

Conjunto combustible para un reactor de agua ligera de sección transversal sustancialmente cuadrada, caracterizado porque comprende una pluralidad de unidades combustibles cortas (3), cada una de las cuales comprende una pluralidad de barras de combustible (4) que se extienden entre una placa de unión superior (5) y una placa de unión inferior (6), en el que una barra de combustible (4) comprende un tubo de encamisado (7a) con un primer y un segundo extremos, en el que el tubo de encamisado (7a) rodea una columna de material fisionable (7b), porque por lo menos una barra de combustible (4) está dotada de una holgura axial (19) en el material fisionable (7b), y porque el material fisionable (7b) se encuentra dispuesto a ambos lados de la holgura axial (19) en la barra de combustible (4).

Description

Conjunto de combustible nuclear.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un conjunto combustible nuclear, de sección transversal sustancialmente cuadrada para un reactor de agua ligera que comprende una pluralidad de barras de combustible que se extienden entre una placa de unión superior y una placa de unión inferior.

Antecedentes de la técnica

En un reactor nuclear, moderado por medio de agua ligera, el combustible se encuentra en forma de barras de combustible, cada una de las cuales contiene un apilamiento de pellas de un combustible nuclear dispuesto en un tubo de encamisado, una columna de cilindros de combustible extruídos o una columna ininterrumpida de combustible en polvo compactado mediante vibración. El tubo de encamisado está construido normalmente de una aleación a base de circonio. Un paquete combustible comprende una pluralidad de barras de combustible dispuestas en paralelo entre sí, con una determinada disposición, generalmente simétrica, la llamada celosía. Las barras de combustible se encuentran retenidas en su parte superior por una placa de unión superior y en su parte inferior por una placa de unión inferior. Para mantener las barras de combustible distanciadas entre sí y evitar que se curven o vibren durante el funcionamiento del reactor, se distribuyen a lo largo del paquete combustible, en dirección longitudinal, una pluralidad de separadores. Un conjunto combustible comprende uno o más paquetes combustibles, cada uno de los cuales se extiende a lo largo de la parte principal de la longitud del conjunto combustible.

Juntamente con una pluralidad de otros conjuntos combustibles, el conjunto combustible se dispone en un núcleo. El núcleo está sumergido en agua que actúa simultáneamente como refrigerante y como moderador de neutrones. Durante el funcionamiento, el agua fluye de abajo hacia arriba a través del conjunto combustible, con lo cual, en un reactor de agua hirviente de agua ligera, parte del agua se transforma en vapor. El porcentaje de vapor aumenta hacia la parte superior del conjunto combustible. En consecuencia, el refrigerante en la parte inferior del conjunto combustible consta de agua, mientras que en la parte superior del conjunto combustible consta de vapor y agua. Esta diferencia entre las partes superior e inferior da lugar a determinados problemas que deben tomarse en consideración al diseñar el conjunto combustible.

Este problema puede resolverse consiguiendo un conjunto combustible flexible al cual se pueda impartir, de manera sencilla, una forma que en la parte superior difiera de la parte inferior de tal manera que puedan obtenerse las condiciones óptimas. Un conjunto combustible para un reactor de agua hirviente que presenta estas propiedades se da a conocer en el documento PCT/SE95/01478 (publ. int. nº WO 96/20483). Este conjunto combustible comprende una pluralidad de unidades combustibles apiladas unas sobre otras, comprendiendo cada una de ellas una pluralidad de barras de combustible que se extienden entre una placa de unión superior y una placa de unión inferior. Las unidades combustibles se encuentran rodeadas por un canal de combustible común de sección transversal sustancialmente cuadrada. A un conjunto combustible de este tipo pueden aplicarse de manera sencilla diferentes diseños en sus partes superior e inferior.

También en un reactor de agua ligera del tipo de agua a presión, puede ser deseable diseñar los conjuntos combustibles de tal manera que cada conjunto combustible comprenda una pluralidad de unidades combustibles apiladas unas sobre otras. Como se ha descrito anteriormente, cada una de las unidades combustibles comprende una pluralidad de barras de combustible que se extienden entre una embocadura superior y una embocadura inferior. Sin embargo, el conjunto combustible para un reactor de agua a presión no incluye el canal de combustible.

Un factor que debe tenerse en cuenta al diseñar unidades combustibles que sean de un orden de magnitud de los 300-1500 milímetros en longitud es que durante la fisión nuclear se producen gases de fisión. Además, la columna de pellas de combustible se dilata debido al calor que se desarrolla en las mismas. Para tener en cuenta el alojamiento de los gases de fisión y la dilatación térmica de la columna de pellas combustibles, normalmente se establece un espacio relativamente grande, una holgura axial, sobre la pella superior en el tubo de encamisado de las barras de combustible de longitud total conocida, es decir, en barras de combustible de una longitud del orden de los 4 metros. La holgura axial tiene una longitud de un orden de dimensión los 200-300 milímetros. Los gases de fisión pueden difundirse hacia esa holgura axial y la columna de pellas de combustible puede dilatarse en su interior.

Otro factor que debe tenerse en cuenta al diseñar las holguras axiales es que la temperatura del tubo de encamisado en esta zona es inferior a la del resto del tubo de encamisado, puesto que en la misma no existen pellas combustibles. Un problema que puede aparecer como resultado de esa circunstancia es que el hidrógeno que se forma, entre otras causas, por la corrosión del tubo de encamisado, que es de una aleación a base de circonio, y es absorbido por el mismo, se difunde en esa región más fría. En el caso en que la concentración de hidrógeno llegue a ser excesivamente alta en esa región, se forman hidruros en el material de encamisado produciendo su acritud. En casos extremos puede romper el tubo de encamisado y pasar material fisionable al agua de refrigeración. El mismo tipo de problema puede aparecer también en zonas entre las pellas, es decir, en el punto en que el extremo inferior de una pella combustible está en contacto con el extremo superior de la pella combustible contigua, así como en la zona entre dos unidades combustibles apiladas una sobre la otra. El riesgo de acritud debido a una excesiva concentración de hidrógeno crece, hasta cierto límite, con el tamaño de la holgura axial.

Los gases de fisión liberados contribuyen a un mayor descenso de la temperatura en la holgura axial. Ello es debido a que los gases de fisión reducen la conductividad térmica del gas que se encuentra presente en la holgura axial. El mismo razonamiento se aplica al gas que se encuentra presente en la holgura existente entre las pellas de combustible y el tubo de encamisado, en cuyo caso aumenta la diferencia de temperaturas entre la superficie exterior de las pellas y la superficie interior del tubo de encamisado.

Se conocen diversos modos de reducir la emisión de los gases de fisión. Uno de ellos consiste en dotar a una o más de las pellas combustibles de taladros pasantes en dirección axial. De este modo, se reduce la temperatura de la pella combustible con lo que se reduce la emisión de gas de fisión por lo que puede reducirse la holgura axial. En este caso, la holgura axial puede limitarse hasta el orden de unos pocos milímetros en una barra cuya longitud sea del orden de los 300 milímetros, hasta unas pocas decenas de milímetros en barras de mayor longitud, para permitir la dilatación térmica de la columna de pellas de combustible. Un inconveniente que presentan las pellas dotadas de un taladro pasante es que su fabricación es complicada. Por tal motivo, resulta deseable disponer holguras axiales en el material fisionable.

Todavía otro factor que debe tomarse en consideración en el diseño de las holguras axiales en una barra de combustible, es que es en tales puntos donde se producen picos de potencia localizados. Los picos de potencia se producen a causa de la moderación en esta zona, en donde están ausentes los materiales fisionables y absorbentes de neutrones, lo cual constituye un aspecto óptimo. La consecuencia de ello es que la potencia en las pellas que se encuentran junto a la holgura axial resulta muy alta, es decir, el pico de potencia aumenta. El pico de potencia aumenta al aumentar el tamaño de la holgura axial.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un conjunto combustible con una pluralidad de cortas unidades combustibles con barras de combustible formadas con holguras axiales en el material fisionable adaptadas para que se formen solamente pequeños picos de potencia.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un conjunto combustible que comprende una pluralidad de barras de combustible, cada una de las cuales presenta por lo menos una holgura axial para los gases de fisión que se forman durante el funcionamiento, y para dar lugar a la dilatación térmica del combustible nuclear. Las características propias de este conjunto combustible se establecen en la reivindicación 1.

La barra de combustible comprende un tubo de encamisado y una pila de pellas de combustible nuclear dispuesta en su interior. El tubo de encamisado está sellado con un tapón en cada uno de sus extremos, más concretamente con un tapón superior y un tapón inferior. Las holguras axiales de las barras de combustible se hallan dispuestas de tal manera que, en barras de combustible contiguas, se encuentran dispuestas en niveles separados axialmente. Al evitar la disposición de las holguras axiales en los mismos niveles en las barras de combustible dispuestas axialmente, se reduce el riesgo de picos de potencia elevados, como consecuencia de la buena moderación que existe en esta zona.

Para reducir todavía más los picos de potencia en las holguras axiales, en una forma de realización de la invención dichas holguras se distribuyen en una pluralidad de niveles dentro de la misma barra de combustible. De este modo, cada una de las holguras axiales puede hacerse considerablemente más pequeña que si solamente se dispusiera una holgura en la barra de combustible.

Para establecer las holguras axiales en el nivel deseado en la barra de combustible, se dispone un separador en la holgura u holguras axiales. El separador se diseña deformable en dirección axial. De este modo, la columna de pellas de combustible puede dilatarse dentro de la holgura u holguras, a causa de la dilatación térmica, mientras que el separador se deforma. Cuando el separador se ha deformado en dirección axial, impide, gracias al rozamiento con la pared del tubo de encamisado, que aparezcan también holguras axiales en la parte superior de la barra de combustible cuando las pellas de combustible decrecen de tamaño debido a la densificación. Alternativamente, el separador puede hacerse elástico, por ejemplo en forma de un muelle helicoidal con la misma función que el descrito anteriormente.

Al no disponer las holguras axiales en la forma tradicional, es decir, encima o debajo de la columna de material fisionable de las barras de combustible, se reducen los picos de potencia entre dos unidades de combustible dispuestas una sobre la otra. Las holguras axiales se obtienen disponiendo un separador a un nivel arbitrario en la columna de material fisionable. Para reducir todavía más los picos de potencia en los extremos superior e inferior, respectivamente, de las barras de combustible, es decir, entre dos unidades combustibles dispuestas una sobre otra, las pellas de combustible en estas zonas pueden diseñarse con un diámetro menor que el de las otras pellas de combustible. Para evitar las holguras anulares entre la pella de combustible y el tubo de encamisado, la parte de la barra de combustible que rodea la pella de combustible y el tubo de encamisado se diseñan con un diámetro interior correspondientemente menor y con una longitud axial que corresponde también a la longitud de la pella. Alternativamente, las pellas de esta zona pueden recibir un menor enriquecimiento.

La ventaja de la invención es que se evitan en las partes superiores de las barras de combustible las holguras axiales que comprenden los separadores los cuales pueden situarse en posiciones opcionales. De este modo, se reduce la zona exenta de material fisionable que se forma entre dos unidades combustible apiladas una sobre la otra y, por tanto, el pico de potencia localizado pueden producirse en esta zona debido a la buena moderación.

Otra ventaja consiste en que la necesaria holgura axial puede dividirse en una pluralidad de holguras axiales más pequeñas, por medio de los separadores que pueden situarse en posiciones opcionales, de modo que se reducen los picos de potencia en las mismas. Al propio tiempo, se reduce el riesgo de una concentración excesiva de hidrógeno en las holguras axiales.

El separador contribuye, por lo menos hasta cierto punto, a incrementar en cierta medida la temperatura del material que rodea la holgura axial si se compara con la temperatura de las holguras axiales en ausencia de separadores. El incremento de temperatura es debido a que el separador conduce hacia el tubo de encamisado parte del calor generado por las pellas orientadas hacia la holgura axial. Gracias a este incremento de temperatura, se reduce todavía más el riesgo de que la concentración de hidrógeno resulte excesiva en las holguras axiales.

Otra ventaja adicional consiste en que el separador, incluso en el momento de la fabricación de las barras de combustible, puede acumular una cierta tolerancia longitudinal de las columnas de pellas. Esto significa que se reduce la necesidad de aplicar tolerancias longitudinales a las pellas de combustible individualmente.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra, en sección vertical, un conjunto combustible para un reactor del tipo de agua hirviente dotado de unidades combustibles cortas.

La Figura 2 muestra una sección A-A del conjunto combustible de la Figura 1.

Las Figuras 2a y 2b muestran formas de realización alternativas de un conjunto combustible del mismo tipo que el representado en la Figura 1, en una sección que corresponde a la línea A-A del conjunto combustible de la Figura 1.

La Figura 3 muestra, en sección vertical, un conjunto combustible para un reactor del tipo de agua a presión dotado de unidades combustibles cortas.

La Figura 4 muestra una barra de combustible para una unidad combustible según las Figuras 1 ó 2 con un separador dispuesto en una holgura axial.

La Figura 5a muestra dos barras de combustible contiguas, cada una de las cuales presenta una holgura axial, estando las holguras axiales situadas a diferentes niveles en sentido axial.

La Figura 5b muestra dos barras de combustible contiguas, cada una de las cuales presenta dos holguras axiales, estando todas las holguras axiales situadas a diferentes niveles en sentido axial.

La Figura 6a muestra una barra de combustible con una pluralidad de holguras axiales distribuidas a lo largo de su longitud axial.

La Figura 6b muestra un detalle de la Figura 6a, en el que un separador se encuentra situado en una holgura axial.

La Figura 7a muestra una vista lateral de un separador.

La Figura 7b muestra el separador ilustrado en la Figura 7a, visto desde arriba.

La Figura 8 ilustra una barra de combustible con unas pellas en el extremo superior y en el extremo inferior de menor diámetro que las restantes pellas y unos tapones superior e inferior, respectivamente, previstos para rodear las pellas extremas.

Descripción de las formas de realización preferidas

La Figura 1 muestra un conjunto combustible para un reactor del tipo de agua hirviente que comprende un asidero superior 1, una parte extrema inferior 2 y una pluralidad de unidades combustibles 3, apiladas unas sobre las otras. Cada unidad combustible 3 comprende una pluralidad de barras de combustible 4 dispuestas en paralelo y distanciadas unas de otras en una distribución de celosía determinada. Cada una de las unidades combustibles 3 comprende, además, una placa de unión superior 5 y una placa de unión inferior 6 para la fijación de las barras de combustible 4 en sus respectivas posiciones dentro de la celosía. Las unidades combustibles 3 se encuentran apiladas unas sobre otras en dirección longitudinal del conjunto combustible y su forma de apilamiento es tal que la placa de unión superior 5 de una unidad combustible 3 se encuentra encarada con la placa de unión inferior 6 de la unidad combustible 3 siguiente en la pila y de tal manera que todas las barras de combustible 4 de todas las unidades combustibles 3 están situadas paralelamente entre sí. Una barra de combustible 4 contiene combustible en forma de un apilamiento de pellas combustibles 7b de uranio dispuestas en un tubo de encamisado 7a. El tubo de encamisado 7a está construido apropiadamente de una aleación a base de circonio, comprendiendo, además de circonio, niobio, hierro, estaño y cromo. Un refrigerante se hace fluir desde abajo hacia arriba a través del conjunto combustible.

La Figura 2 muestra cómo se encuentra dispuesto el conjunto combustible dentro de un canal de combustión 8 de sección transversal sustancialmente cuadrada. El canal de combustión 8 está dotado de un elemento de soporte hueco 9 de sección transversal cruciforme, el cual se fija a las cuatro paredes del canal de combustión 8. Por el canal 14 que se forma en la parte central del elemento de soporte 9 fluye el agua que actúa de moderador. El canal de combustión con el elemento de soporte determina cuatro partes en forma de canal 10, los denominados subcanales de sección cuadrada, por lo menos sustancialmente. Cada uno de los cuatro subcanales comprende una pila de unidades combustibles 3. Cada unidad combustible 3 comprende 24 barras de combustible 4 dispuestas en una celosía simétrica de 5 x 5.

El conjunto combustible de la Figura 2 comprende 10 x 10 posiciones de barras de combustible. Por posición de barra de combustible se entiende una posición en la celosía. No todas las posiciones de barras de combustible de la celosía deben estar ocupadas necesariamente por barras de combustible 4. En determinados conjuntos combustibles, un cierto número de barras combustibles están sustituidas por uno o por una pluralidad de canales de agua. La introducción de un canal de agua cambia el número de barras de combustible 4, pero no el número de posiciones de barras de combustible.

La Figura 2a muestra una forma de realización alternativa de un conjunto combustible según la invención. Esta Figura 2a muestra una sección horizontal a través del conjunto combustible que está dotado de un canal vertical dispuesto interiormente 14a por el cual el agua es conducida de abajo hacia arriba a través del conjunto combustible. El canal 14a está rodeado de un tubo 9a de sección transversal sustancialmente cuadrada. Las unidades combustibles 3 se mantienen en posición al estar ajustadas sobre el tubo que rodea el canal vertical 14a.

La Figura 2b muestra una forma de realización adicional de un conjunto combustible según la invención. La Figura muestra una sección horizontal a través del conjunto combustible que está dotado de dos barras de agua verticales 14b, dispuestas centralmente, por las cuales es conducida el agua de abajo arriba a través del conjunto combustible. Las barras de agua 14b presentan un diámetro que es algo superior al diámetro de las barras de combustible 4 y su sección transversal es sustancialmente circular. Las unidades combustibles 3 se mantienen en su posición por estar ajustadas sobre las barras de agua 14b.

La Figura 3 muestra un conjunto combustible para reactor de agua a presión de sección transversal cuadrada. Al igual que en el conjunto combustible de la Figura 1, comprende una pluralidad de unidades combustibles 3 apiladas unas sobre las otras. Cada unidad combustible 3 comprende una pluralidad de barras de combustible 4 dispuestas paralelamente y distanciadas entre sí formando una celosía determinada. Cada unidad combustible 3 comprende además una placa de unión superior 5 y una placa de unión inferior 6 para la fijación de las barras de combustible 4 en sus respectivas posiciones en la celosía. Las unidades combustibles 3 se encuentran apiladas unas sobre otras en dirección longitudinal del conjunto combustible y de tal forma que la placa de unión superior 5 de una unidad combustible 3 está encarada con la placa de unión inferior 6 de la unidad combustible 3 siguiente en la pila, y de tal manera que las barras de combustible 4 de todas las unidades combustibles 3 son paralelas entre sí. Una barra de combustible 4 contiene material fisionable en forma de un apilamiento de pellas combustibles de uranio 7b dispuestas en un tubo de encamisado 7a. Un refrigerante se hace fluir desde abajo hacia arriba a través del conjunto combustible. Un cierto número de los denominados tubos guías de las barras de control 4b se encuentran extendidos por todo el conjunto combustible. Los tubos guías de las barras de control 4b están destinados a recibir unas barras de control en forma de dedos (no representadas) que entran y salen de los tubos guías 4a con el fin de controlar la potencia del reactor nuclear. Los tubos guías 4a se extienden entre una parte superior 15 y una parte inferior 16. La parte superior 15 se halla dispuesta por encima de la unidad combustible 3 más alta del conjunto combustible y la parte inferior 16 se halla dispuesta por debajo de la unidad combustible 3 más baja del conjunto combustible. Las unidades combustibles 3 se mantienen en su posición al estar ajustadas sobre los tubos guías de las barras de control 4b.

La Figura 4 muestra una barra de combustible 4 para un conjunto combustible según la Figura 1 o la Figura 3. La barra de combustible 4 comprende, tal como se ha indicado, un tubo de encamisado 7a y una pila de pellas combustibles 7b dispuestas en su interior. El tubo de encamisado 7a está sellado en su parte superior con un tapón superior 17 y en su parte inferior con un tapón inferior 18. La barra de combustible 4 presenta una cavidad interior, una holgura axial 19, en la cual pueden acumularse los gases de fisión. La holgura axial 19 también tiene por objeto permitir la dilatación térmica de la columna de pellas combustibles 7b.

Para situar la holgura axial 19 al nivel deseado, dentro de la columna de pellas combustibles 7b, se intercala en dicha columna de pellas 7b un separador 20 construido de una aleación a base de circonio. La holgura axial 19 está dispuesta de tal manera que por lo menos una pella combustible 7b se encuentra situada entre la holgura axial y el tapón superior 17 o el tapón inferior 18 de la barra de combustible 4. El separador 20 presenta la forma de un manguito con unas hendiduras en forma de V 21 dispuestas en ambos extremos. Las partes exteriores de las lengüetas 22 que se forman entre las hendiduras se curvan hacia el centro del separador 20 según un ángulo de unos 100º. El separador 20 está adaptado para entrar en contacto, en su extremo superior, con el extremo inferior de una pella combustible 7b y, en su extremo inferior, con el extremo superior de una pella de combustible 7b. Este diseño del separador 20 permite que pueda deformarse en dirección axial cuando las pellas combustibles 7b crecen en dirección axial a causa de la dilatación térmica. Cuando el separador 20 se deforma, establece contacto con la superficie interior del tubo de encamisado 7a. Esto hace que, gracias al rozamiento del separador 20 con el tubo de encamisado, la columna de pellas que soporta el mismo se mantengan en su posición, así como cuando las pellas 7b se contraen debido a la densificación. De este modo se evita que se formen holguras axiales 19 entre el tapón superior 17 y la pella combustible 7b situada en la parte superior de la columna.

El separador 20 puede formarse, por supuesto, de muy diferentes maneras. Puede estar dotado, por ejemplo, de un borde doblado hacia el centro, sin las hendiduras 21, Alternativamente, puede estar constituido por un muelle helicoidal. También es posible situar diferentes tipos de separadores 20 en diferentes partes de la barra de combustible 4, por ejemplo separadores 20 no deformables en determinadas holguras axiales 15a.

En la Figura 4, puede apreciarse que las pellas 7b situadas en la parte superior y en la parte inferior de la columna de combustible 4, así como las pellas 76 adyacentes al separador 20, presentan unos taladros pasantes 23. Con esta forma de realización, puede reducirse la temperatura máxima de las pellas combustibles 7b en la zona en que se alcanzan picos de potencia gracias a la buena moderación que se establece. Al propio tiempo, puede reducirse la cantidad de gases de fisión emitidos y crear un espacio para la acumulación de dichos gases en las pellas 7b. Además, las pellas combustibles 7b están dotadas de una superficie cóncava en sus superficies extremas superior e inferior (véase la referencia numérica 24). Debido a la dilatación térmica, las pellas combustibles 7b se dilatan más por su partes centrales, más calientes que en las partes exteriores, que son más frías. De este modo la forma cóncava 24 permite la dilatación térmica, hasta cierto punto, antes de que se aplique a este fin la holgura axial 19. Debido los taladros 23 y a las superficies cóncavas 24 de las pellas 7b, basta con una pequeña holgura axial 19 para la dilatación térmica y para la acumulación de los gases emitidos por la fisión.

Alternativamente, pueden utilizarse pellas combustibles 7b adyacentes a los separadores 20 con menor enriquecimiento. En principio, esto produce el mismo efecto que las pellas taladradas por lo que se refiere a la limitación de los picos de potencia, no así en lo referente a la reducción de la potencia en el centro del material fisionable o a la acumulación de los gases de fisión.

La Figura 5a nuestra dos barras de combustible 4 situadas contiguas, cada una de las cuales presenta una holgura axial 19. Las holguras axiales 19 de las dos barras de combustible 4 situadas contiguas se encuentran dispuestas en niveles separados axialmente. La disposición de las holguras axiales 19 en niveles separados axialmente en barras de combustibles 4 contiguas determina un equilibrio de la potencia a lo largo de la barra de combustible 4 y la reducción del riesgo de altos picos de potencia gracias a una buena moderación en estas zonas desprovistas de material fisionable 7b.

En una forma de realización alternativa, durante la fabricación de la barra de combustible 4, se sitúa al azar una holgura axial 19. Es conveniente después determinar de antemano una zona dentro de la cual puede variarse la situación de la holgura axial 19. La situación al azar de la holgura axial 19 puede establecerse, por ejemplo, con la ayuda de un generador convencional de números al azar.

La Figura 5b muestra una forma de realización alternativa de una barra de combustible 4 con respecto a la Figura 5a. En este caso, la holgura axial 19 se encuentra dividida entre dos holguras axiales más pequeñas 19a en cada una de las barras de combustible 4. Las holguras axiales 19a se encuentran situadas a diferentes niveles en sentido axial en las respectivas barras de combustible 4.

Las barras de combustible 4 de las Figuras 5a y 5b, se han diseñado preferiblemente idénticas, pero cuando se colocan juntas en un paquete para un conjunto combustible, las barras de combustible 4 se sitúan alternativamente invertidas.

La Figura 6a muestra otra forma de realización alternativa de la barra de combustible 4. En esta barra de combustible 4, la holgura axial 19 se ha dividido en cuatro holguras axiales menores 19b dispuestas a distintos niveles en sentido axial. En este caso, pueden usarse pellas combustibles 7b sin los taladros pasantes 23. En la Figura 6b, se representa un separador 20 adaptado para dicha holgura axial corta 19b.

Una unidad combustible de una longitud del orden de los 400 milímetros está dotada de una holgura de 20 a 30 milímetros, alternativamente pueden ser dos holguras cada una de ellas de una longitud de 10 milímetros, y así sucesivamente.

Las Figuras 7a y 7b muestran una forma de realización alternativa del separador 20. Este separador 20 se forma punzonando una lámina e imprimiéndole la forma de un manguito, plegando hacia el interior, hacia el centro del manguito, las lengüetas 22. La unión representada en línea de trazos 25 en la figura, indica el encuentro de los dos bordes del casquillo. Disponiendo la unión 25 con un enganche 25a, puede conferirse al separador 20 una forma estable en dirección axial. El separador 20 es de fabricación sencilla puesto que se punzona en una pieza de chapa, imprimiéndole después la forma de manguito.

La Figura 8 muestra una forma de realización de una barra de combustible 4 con una pella extrema superior y una pella extrema inferior 7c que presentan un diámetro inferior al de las restantes pellas 7b. Gracias a esta disposición, pueden reducirse los picos de potencia en la holgura axial entre el material fisionable 7b que se forma entre dos unidades combustibles apiladas una sobre la otra (véase la referencia numérica 19c en las Figuras 1 y 3, respectivamente). Para evitar que se formen holguras entre las pellas combustibles 7c y los tapones superior 17 e inferior 18, respectivamente, el material que rodea la pella extrema 7c se construye con un diámetro interior correspondientemente menor. En la Figura 8, el tapón superior 17 y el tapón inferior 18, están dotados, respectivamente, de un mayor espesor del material con respecto al tubo de encamisado 7a. Por supuesto, el material existente en torno a la pella extrema 7c, puede dotarse de un diámetro interior menor de forma distinta a con la ayuda de los tapones superior 17 e inferior 18, por ejemplo, puede diseñarse de esta manera el propio tubo de encamisado 7a.

Claims (9)

1. Conjunto combustible para un reactor de agua ligera de sección transversal sustancialmente cuadrada, caracterizado porque comprende una pluralidad de unidades combustibles cortas (3), cada una de las cuales comprende una pluralidad de barras de combustible (4) que se extienden entre una placa de unión superior (5) y una placa de unión inferior (6), en el que una barra de combustible (4) comprende un tubo de encamisado (7a) con un primer y un segundo extremos, en el que el tubo de encamisado (7a) rodea una columna de material fisionable (7b), porque por lo menos una barra de combustible (4) está dotada de una holgura axial (19) en el material fisionable (7b), y porque el material fisionable (7b) se encuentra dispuesto a ambos lados de la holgura axial (19) en la barra de combustible (4).

2. Conjunto combustible según la reivindicación 1, caracterizado porque la holgura axial (19) se divide en dos o más holguras axiales menores (19a, 19b), y porque el material fisionable (7b) se encuentra dispuesto entre las holguras axiales (19a, 19b).

3. Conjunto combustible según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la holgura axial o las holguras axiales (19) que se encuentran situadas en barras de combustible (4) contiguas se hallan dispuestas en diferentes niveles en sentido axial

4. Conjunto combustible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la holgura axial o las holguras axiales (19, 19a, 19b) comprenden un separador deformable o no deformable (20), que es elástico en dirección axial, para la separación del material fisionable (7b) que se encuentra situado encima o debajo del separador.

5. Conjunto combustible según la reivindicación 4, caracterizado porque el separador (20) está formado como un manguito, porque el manguito está dotado de unas hendiduras en forma de V (21) en cada extremo, y porque las lengüetas (22) que se forman entre las hendiduras están plegadas hacia el interior, hacia la parte central del separador (20), según ángulo de un orden de magnitud de 100º.

6. Conjunto combustible según las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque el separador (20) está adaptado para establecer contacto con la superficie interior del tubo de encamisado (7a) y, mediante el rozamiento con el tubo de encamisado, fijar el material fisionable (7b) dispuesto sobre el mismo en dirección axial.

7. Conjunto combustible según las reivindicaciones 4, 5 ó 6, caracterizado porque el separador (20) está construido de una aleación a base de circonio.

8. Conjunto combustible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un material fisionable (7c) de diámetro menor que la parte principal de material fisionable (7b) se encuentra dispuesto en el primer y/o en el segundo extremos del tubo de encamisado (7a), y porque el tubo de encamisado (7a) presenta en su extremo un diámetro interior correspondientemente menor.

9. Conjunto combustible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material fisionable (7b) está constituido por pellas de combustible nuclear, y porque las pellas que están situadas en la proximidad de la holgura axial (19, 19a, 19b) y/o del primer o del segundo extremos del tubo de encamisado están dotadas de taladros pasantes (23) o de menor enriquecimiento.